TWI663064B - 晶圓切割保護膜結構及其製造方法與使用其之切割晶圓 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種晶圓切割保護膜結構其依序包含一離形層、一熱傳導組成物層、一人工石墨片層、一壓感黏著層及一切割層；其中，該熱傳導組成物層及人工石墨片層，可提供良好的導熱性、EMI遮蔽性及彎折性，有效提升半導體裝置之均熱性及散熱性。

Description

晶圓切割保護膜結構及其製造方法與使用其之切割晶圓

本發明係關於一種保護膜結構，特別係一種晶圓切割保護膜結構。

半導體晶圓封裝後，可使用於各種電子產品中，而由於電子產品(如智慧型手機或平板點腦等)日趨輕薄化的需求，如何能使半導體裝置能更加輕薄一直都是產業的開發目標。此外，電子產品如何能有效地散熱，維持使用時的效能亦為重要的開發，3C產品常常會有過熱造成機體當機，影響使用的情況。

半導體製程發展至今，在切晶及黏晶工序時，一般會先將晶圓黏附在黏晶切割膠膜上進行切割，當晶圓切割成晶粒要配置在電路板時，該黏晶切割膠膜之黏著劑層可移轉到晶粒上，使晶粒被拾取後能直接附著固定在電路板上完成黏晶。即，黏晶切割膠膜不同於早期晶圓黏結薄膜貼合製程工序，晶粒必須另使用黏著劑附著至電路板後，經熱固化才可黏著，即可免除晶粒在黏結薄膜貼合製程工序時，會有溢膠、晶粒傾斜及熱處理對晶圓的傷害之問題。

本發明者發現黏晶切割膠膜常用的黏著劑層多為單層結構，其主要為包含丙烯酸聚合物、含有不飽和烴基之環氧樹脂及熱硬化劑的組成物，並視需要添加二氧化矽等填料，然而，此種組成物在黏晶後往往使半導體裝置熱傳導性低，散熱性不佳之情況，造成使用效能不佳，進而影響到使用的電子產品。

是以，為提升半導體裝置之散熱性及使用效能，本發明欲提供一種多層結構之黏晶切割膠膜，其包含人工石墨層及熱傳導組成物層，可提供良好的導熱性、EMI遮蔽性及彎折性，有效提升半導體裝置之均熱性及散熱性，以提升使用之電子產品的效能。

即，本發明提供一種晶圓切割保護膜結構，其依序包含一離形層、一熱傳導組成物層、一人工石墨片層、一壓感黏著層及一切割層。

進一步地，該人工石墨片層之厚度為7~40μm。

進一步地，該人工石墨片層具有均勻分布的穿孔，該穿孔之孔徑大小為300~2500μm，孔間距為500~4500μm。

進一步地，該熱傳導組成物層包含環氧樹脂50~60wt%、填料30~50wt及固化劑1~10wt%。

進一步地，該環氧樹脂係選自由雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、二羥基聯苯環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、鄰甲酚醛環氧樹脂及其組合所組成之群組。

進一步地，該填料係擇自由Al₂O₃、BN、AlN、石墨及其組合所組成之群組。

本發明另提供一種如上述之晶圓切割保護膜結構之製造方法，其步驟如下：(a)將熱傳導聚合組成物塗佈於一離形層，形成一熱傳導組成物層；(b)將具有人工石墨片層之壓感黏著層附著於該熱傳導組成物層，形成依序為該離形層、該熱傳導組成物層、該人工石墨片層及該壓感黏著層之結構，並進行層壓；(c)將步驟(b)層壓後之該結構以該壓感黏著層之面附著於一切割層後進行層壓，獲得該晶圓切割保護膜結構。

本發明另提供一種切割晶圓，其係將上述之晶圓切割保護膜結構的一離形膜移除後，附著至一晶圓，形成依序為一切割層、一壓感黏著層、一人工石墨片層、一熱傳導組成物層及該晶圓之結構。

1‧‧‧晶圓切割保護膜結構

3‧‧‧離形層

5‧‧‧熱傳導組成物層

5’‧‧‧熱傳導組成物

7‧‧‧人工石墨片層

9‧‧‧壓感黏著層

11‧‧‧切割層

13‧‧‧晶圓

圖1為本發明之晶圓切割保護膜結構。

圖2為本發明之晶圓切割保護膜結構之製造方法。

圖3為本發明之具有人工石墨片層之壓感黏著層：(a)俯視圖；(b)側視圖。

圖4為本發明之切割晶圓。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本發明之範圍，在此先行敘明。

本發明提供一種晶圓切割保護膜結構，依序包含一離形層、一熱傳導組成物層、一人工石墨片層、一壓感黏著層及一切割層，其實例如圖1所示，該晶圓切割保護膜結構1依序包含離形層3、一熱傳導組成物層5、一人工石墨片層7、一壓感黏著層9及一切割層11。

上述之離形層可由下列材料製成之薄膜組成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚乙烯基氯、乙烯基氯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酸酯、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、離子交聯聚合物樹脂、乙烯/(甲烯)丙烯酸共聚物、乙烯/(甲烯)丙烯酸酯共聚物、聚苯乙烯、聚碳酸酯、醋酸纖維素、三醋酸纖維素、聚醯亞胺及含氟樹脂。離形層可具有表面張力40毫牛頓/米或以下，較好為37毫牛頓/米或以下，更佳為35毫牛頓/米或以下，厚度通常為5~300微米，較好為10~200微米，更佳為20~150微米。

上述之熱傳導組成物層包含環氧樹脂50~60wt%、填料30~50wt及固化劑1~10wt%；該環氧樹脂可為50wt%、55wt%或60wt%；該填料可為30wt%、35wt%、40wt%、45wt%或50wt%；該固化劑可為1wt%、3wt%、5wt%、7wt%或10wt。

上述之環氧樹脂為一雙官能環氧樹脂或一多官能環氧樹脂，且係選自由雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、二羥基聯苯環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、鄰甲酚醛環氧樹脂及其組合所組成之群組；其中，以雙酚A環氧樹脂為較佳。

上述之填料係擇自由Al₂O₃、BN、AlN、石墨及其組合所組成之群組；其中，以Al₂O₃、BN或石墨為較佳。

上述之熱傳導組成物層之厚度可為5~40μm，以7~35μm為較佳，例如5μm、7μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm及40μm。

上述之人工石墨片層為的熱傳導效率為500~1800W/m‧k，密 度為0.8~2.5g/cm³，導電率為10000~20000S/cm，延伸強度為20~40Mpa，EMI遮蔽大於40dB及5GHz，材質較佳為使用聚醯亞胺薄膜碳化所得之人工石墨片層，但不限於此。且，人工石墨片層之厚度為7~40μm，例如7μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm或40μm，具有均勻分布的穿孔，該穿孔之孔徑大小為300~2500μm，例如300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、1100μm、1200μm、1300μm、1400μm、1500μm、1600μm、1700μm、1800μm、1900μm、2000μm、2100μm、2200μm、2300μm、2400μm或2500μm；該穿孔間距為500~4500μm，例如500μm、800μm、1000μm、1300μm、1500μm、1700μm、2000μm、2300μm、2500μm、2800μm、3000μm、3300μm、3500μm、3800μm、4000μm、4300μm或4500μm。

上述之壓感黏著層可為通用壓感黏著劑所獲得，包含丙烯酸系共聚物黏著劑、矽酮類壓感黏著劑、橡膠類壓感黏著劑或其等之組合，且不限於此等。其中，該壓感黏著層較佳為使用丙烯酸系共聚物黏著劑，厚度為5~60μm，較佳為10~55μm，最佳為15~50μm。

上述之切割膜可使通用的切割用基材膜，其實例包含聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯等聚烯類、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯類、聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯或其等組合所共聚而成之樹脂組成物，且不限於此等。該切割膜之厚度為10~200μm，例如10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、 190μm及200μm。

本發明之晶圓切割保護膜結構之製造方法，其步驟如下：(a)將熱傳導聚合組成物塗佈於一離形層，形成一熱傳導組成物層；(b)將具有人工石墨片層之壓感黏著層附著於該熱傳導組成物層，形成依序為該離形層、該熱傳導組成物層、該人工石墨片層及該壓感黏著層之結構，並進行層壓；(c)將步驟(b)層壓後之結構以該壓感黏著層之面附著於一切割層後進行層壓，獲得該晶圓切割保護膜結構。實例如圖2所示，將熱傳導組成物5’塗佈於一離形層3，形成一熱傳導組成物層5；將具有人工石墨片層7之壓感黏著層9附著於該熱傳導組成物層5，形成依序為該離形層3、該熱傳導組成物層5、該人工石墨片層7及該壓感黏著層9之結構，並進行層壓；最後，將該結構以該壓感黏著層9之面附著於一切割層11後進行層壓，獲得該晶圓切割保護膜結構。

上述之具有人工石墨片層7之壓感黏著層9之實例如圖3(a)及(b)所示，人工石墨片層7具有晶圓形狀並附著於係壓感黏著層7之上。

上述之步驟(a)中，該塗佈可為通用之塗佈方法，包含旋轉塗佈、狹縫塗佈、流延塗佈、輥式塗佈、棒式塗佈或噴墨塗佈，且不限於此等。該熱傳導聚合組成物經塗佈在該離形層後，會置於100~150℃及1~20分鐘之條件下，部分熟化形成熱傳導組成物層，該部分熟化溫度例如100℃、110℃、120℃、130℃、140及150℃，其中120℃為較佳；部分熟化時間為1分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘及20分鐘，其中以5分鐘為較佳。

上述之步驟(b)及(c)中，該層壓可為通用之層壓方法，包含滾筒層壓或真空熱壓等，且不限於此等，其中以滾筒層壓較佳，層壓大小 為0.1MPa~1.5MPa，例如0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、1.0MPa或1.5MPa，其中以0.3MPa或0.5MPa為較佳。

本發明之切割晶圓，如圖4所示，其係將本發明之晶圓切割保護膜結構1的離形膜3移除後，附著至一晶圓13，形成依序為一切割層11、一壓感黏著層9、一人工石墨片層7、一熱傳導組成物層5及該晶圓13之結構。

本發明之切割晶圓進行切割後，可使用黏晶機將切割的晶粒拾取，在此同時壓感黏著層會與切割層分離，拾取的晶粒則可利用壓感黏著層的黏著性固定於電路上，即完成黏晶程序。

[具體實施例]

在下文中，將利用具體實施例特別描寫本發明所揭示之內容。然而，本發明所揭示之內容不限制於下列範例。

實施例1.晶圓切割保護膜結構(1)

配製熱傳導聚合組成物：將100g雙酚A環氧樹脂(南亞塑膠)、60g Al₂O₃(日本Denka)、10g BN(日本Denka)及5g石墨(美國Graftech)及5g固化劑(日本Ajinomoto)於25℃混合均勻攪拌10分鐘後，將該熱傳導聚合組成物旋轉塗佈在離形層(南亞塑膠)上，於120℃下5分鐘部分熟化(B-stage)，獲得熱傳導組成物層及離形層。

將具有人工石墨層之壓感塗佈層(人工石墨層的孔徑為500μm，孔間距為2000μm)固定於該熱傳導組成物層及離形層，形成為依序為離形層、熱傳導組成物層、人工石墨層及壓感塗佈層之結構，使用滾筒層壓以0.5MPa進行層壓。

隨後，再將切割膜(日立化成，SD3004)置於該多層結構 之壓感塗佈層上，使用滾筒層壓以0.3MPa進行層壓，獲得晶圓切割保護膜結構(1)。

實施例2.晶圓切割保護膜結構(2)

使用同實施例1之步驟製備晶圓切割保護膜結構(2)，但其中具有人工石墨層之壓感塗佈層之人工石墨層的孔徑為1000μm，孔間距為2000μm。

實施例3.晶圓切割保護膜結構(3)

使用同實施例1之步驟製備晶圓切割保護膜結構(3)，但其中具有人工石墨層之壓感塗佈層之人工石墨層的孔徑為2000μm，孔間距為4000μm。

比較例1.不具有人工石墨層之晶圓切割保護膜結構

使用同實施例1之步驟製備比較例1晶圓切割保護膜結構，但使用之壓感塗佈層並不具有人工石墨層。

比較例2.不具有熱傳導組成物層之晶圓切割保護膜結構

使用具有離形層之丙烯酸系樹脂黏著劑層，以0.5MPa滾筒層壓於具有人工石墨層之壓感塗佈層(人工石墨層的孔徑為2000μm，孔間距為4000μm)，形成依序為離形層、丙烯酸系樹脂黏著劑層、人工石墨層及壓感塗佈層之結構。隨後，再將切割膜(SD3004，日立化成)置於該多層結構之壓感塗佈層上，使用滾筒層壓以0.5MPa進行層壓，獲得比較例2晶圓切割保護膜結構。

測試例

將實施例1至3及比較例1至2分別測試其熱傳導率、EMI遮蔽 率及延伸強度，其結果如表1所示。

由實施例1至3及比較例1測試結果顯示，實施例1至3具有人工石墨層於結構，比較例1不具有人工石墨層，因此實施例1至3的EMI遮蔽率比比較例1至3較高，熱傳導率也較低。由實施例2及比較例2測試結果顯示，實施例2具有熱傳導組成物層，比較例2不具有熱傳導組成物層，因此實施例2的熱傳導率比較例2較高。

是以，本發明之晶圓切割保護膜結構具有較佳之熱傳導率及EMI遮蔽率，利於提升半導體裝置之均熱性及散熱性，以提升使用之電子產品的效能。

Claims (5)

1. 一種晶圓切割保護膜結構，其依序包含一離形層、一熱傳導組成物層、一人工石墨片層、一壓感黏著層及一切割層；其中，該人工石墨片層之厚度為7~40μm，該穿孔之孔徑大小為300~2500μm，孔間距為500~4500μm，該熱傳導組成物層包含環氧樹脂50~60wt%、填料30~50wt%及固化劑1~10wt%。
2. 如請求項1所述之晶圓切割保護膜結構，其中該環氧樹脂係選自由雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、二羥基聯苯環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、鄰甲酚醛環氧樹脂及其組合所組成之群組。
3. 如請求項1所述之晶圓切割保護膜結構，其中該填料係擇自由Al₂O₃、BN、AlN、石墨及其組合所組成之群組。
4. 一種如請求項1之晶圓切割保護膜結構之製造方法，其步驟如下：(a)將熱傳導聚合組成物塗佈於一離形層，形成一熱傳導組成物層；(b)將具有人工石墨片層之壓感黏著層附著於該熱傳導組成物層，形成依序為該離形層、該熱傳導組成物層、該人工石墨片層及該壓感黏著層之結構，並進行層壓；(c)將步驟(b)層壓後之該結構以該壓感黏著層之面附著於一切割層後進行層壓，獲得該晶圓切割保護膜結構。
5. 一種切割晶圓，其係將如請求項1之晶圓切割保護膜結構的一離形膜移除後，附著至一晶圓，形成依序為一切割層、一壓感黏著層、一人工石墨片層、一熱傳導組成物層及該晶圓之結構。